Conjuntos de manobra e controle de potência
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Capítulo XI
Conjuntos de manobra e controle
resistentes aos efeitos de um arco
elétrico interno – Parte 2
Comparativo dos requisitos de
ensaio de arco interno em MT
Por Luiz Felipe Costa*
Em continuidade ao capítulo anterior, um
aos ensaios de verificação de desempenho diante de
comparativo básico entre os documentos da IEC e do
efeitos de um arco interno em conjuntos de manobra
IEEE sobre as principais características relacionadas
e controle de MT é apresentado na Tabela 1 a seguir.
Tabela 1 – Comparativo básico entre ANSI e IEC para ensaio de arco interno
Característica
ANSI C37.20.7
IEC 62271-200
1.1
Montagem no plano vertical e plano horizontal
Montagem no plano vertical e plano horizontal
1.2
150 mm x 150 mm
150 mm x 150 mm
1.3
Algodão – 150 g/m2
Algodão – 150 g/m2 (tipo A)
N.A.
Algodão – 40 g/m2 (tipos B e C)
Tampas e coberturas não devem abrir, se fechadas de
Tampas e coberturas não devem abrir se fechadas de
forma correta
forma correta
Não pode ocorrer a fragmentação do invólucro (ejeção
Não pode haver ejeção de partes perigosas
1.0
Indicadores para verificação os efeitos térmicos de gases
1.4
2.0
Avaliação do ensaio
2.1
Critério # 1 (para proteção pessoal)
2.2
Critério # 2 (para proteção pessoal)
de partes)
2.3
Critério # 3 (para proteção pessoal)
Não pode haver perfuração das partes acessíveis
Não pode haver perfuração das partes acessíveis
2.4
Critério # 4 (para proteção pessoal)
Tanto os indicadores verticais quanto horizontais não
Tanto os indicadores verticais quanto horizontais não
podem ter se inflamado
podem ter se inflamado
Tipo 1(A) – Acesso somente frontal a 100 mm (ver nota
Nota: Esta classificação IEEE equivale a IAC A/B - F
2.5
3.0
3.1
Acessibilidade
ao lado)
3.2
Tipo 2(A) – Acessos frontal, lateral e traseiro a 100 mm
(ver nota ao lado)
Nota: Esta classificação IEEE equivale a IAC A/B - FLR
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Característica
3.3
3.4
ANSI C37.20.7
IEC 62271-200
Tipo 2B – Similar ao 2(A), com a porta do compartimento
IAC A: Pessoal Autorizado. Distância dos indicadores
de controle (BT) aberta
igual a 300 mm +/- 15 mm
Tipo 2C – Similar ao 2(A), com a verificação da
IAC B: Público em geral.
suportabilidade aos efeitos do arco entre compartimentos
Distância dos indicadores igual a 100 mm +/- 5 mm
3.5
IAC C: Equipamentos montados em postes.
3.6
Condição de acesso especial (caminhar sobre a estrutura,
por exemplo): indicador de algodão com 40 g/m2
4.0
Início do arco
Fio de diâmetro de 0,5 mm / 24 AWG
Fio de diâmetro de 0,5 mm
5.0
Valor de crista do primeiro semiciclo
Calibrado para 2,6 vezes o valor eficaz de I’’k
Calibrado para 2,5 ou 2,6 vezes o valor eficaz de I’’k,
6.0
Duração do teste
6.1
“Burn-through”
segundo a frequência
Valor preferido de 500 ms, sendo o mínimo de 100 ms
Pelo menos 100 ms
Nota: Tanto a norma IEC quanto o guia do IEEE demandam que todos os cinco critérios de avaliação sejam atendidos.
Locais onde falhas internas ocorrem
mais frequentemente e as possíveis
medidas preventivas
a probabilidade de ocorrência de falhas internas em
Com base nas experiências adquiridas ao longo do uso
na Tabela 2, é fortemente recomendável que o projetista ou
dos conjuntos de manobra e controle, é apresentada, na
usuário de um conjunto de manobra e controle consulte,
Tabela 2, uma combinação das tabelas “102” da norma
também, a seção B2 do guia IEEE Std C37.20.7. Além de
técnica IEC 62271-200 e da “B.1” da IEEE Std C37.20.7-
orientações relativas à instalação, operação e manutenção
2007, com alguns dados e avaliações relativas aos locais,
deste tipo de equipamento, o leitor encontra várias análises
causas e exemplos de medidas identificadas para diminuir
rápidas sobre estratégias de engenharia para mitigar os níveis de
conjuntos de manobra e controle de média tensão.
A fim de complementar as medidas preventivas sugeridas
Conjuntos de manobra e controle de potência
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energia presente e, assim, diminuir os riscos associados a estes
62271-200, que, conforme já comentado, visa indicar formas
equipamentos. Pode-se dizer que esta literatura complementa
complementares de proteção para aumentar a segurança das
as sugestões presentes na seção “8.104.3” da norma IEC
pessoas no caso de ocorrência de um arco interno.
Tabela 2 – Locais e causas de falhas internas
Locais
onde falhas internas ocorrem
Possíveis
causas
Exemplos
de medidas preventivas
com mais frequência
Projeto Inadequado
Seleção de dimensões adequadas
Evitar que as conexões em cabos se cruzem
Instalação defeituosa
No local deve ser feito comissionamento por
pessoal especializado
Uso dos valores corretos de torque
Compartimento de conexões (por cabos e/ou barramentos)
Fazer inspeções regulares e ensaios dielétricos periódicos
ou contínuos no local
Falha em isolamento sólido ou fluido (defeito ou ausência)
Verificar regularmente, onde aplicável, o nível / pressão
dos fluidos
Intertravamentos
Reabertura retardada
Seccionadoras, chaves com abertura sob carga
(interruptores) e chaves de aterramento
Operação indevida
Manobra manual independente
Capacidade de estabelecimento em curto-circuito
Instruções a pessoal qualificado
Uso de acabamentos superficiais (prata, estanho, etc.),
anticorrosivos e/ou graxas
Corrosão
Revestimento protetor onde for possível
Conexões aparafusadas e contatos
Montagem defeituosa
Inspeção por meios adequados
Uso dos valores corretos de torque
Transformadores de instrumentos
Ferrorressonância
Evitar estas influências elétricas por meio de projeto
adequado do circuito
Disjuntores
Manutenção inadequada
Manutenção regular programada
Instrução a pessoal qualificado
Limitação de acesso pelo uso de compartimentação
Erro humano
Isolamento das partes vivas
Envelhecimento do dielétrico
Ensaios periódicos ou contínuos de verificação do dielétrico
Poluição, umidade, penetração de animais, poeiras, etc.
Prevenir tais condições de serviço ou adotar medidas que
Instruções a pessoal qualificado
Todos os locais
permitam o conjunto lidar com as elas
Proteções contra surtos de tensão
Sobretensões
Coordenação adequada de isolamento
Ensaios dielétricos no local
Contexto na baixa tensão
a uma falha interna em conjuntos de manobra e controle
Por conta dos riscos associados a um arco interno
de baixa tensão, a IEC adota como guia para ensaios o
dentro de um conjunto de manobra e controle de potência
relatório técnico (“Technical Report”) IEC/TR 61641 [5]. E
em baixa tensão, existe, também, em casos específicos, a
este documento, que não é uma norma técnica, apresenta a
solicitação, por parte do usuário, de se adotar uma solução
seguinte história de emissões:
que apresente baixa probabilidade de ocorrência de uma
falha interna ou, então, que seja resistente aos efeitos de
• 1996: publicação da 1ª edição.
um arco elétrico.
• 2008: publicação da 2ª edição.
• 2014 (setembro): publicação da 3ª edição (atual).
Quando se aborta o tópico referente a um arco devido
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Conjuntos de manobra e controle de potência
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A cultura ANSI/NEMA adota as diretrizes do guia
3. Duração permissível do arco (tarc: “Permissible arc
elaborado pelo IEEE, que atende tanto a conjuntos de
duration”): é o máximo valor do tempo de duração de
manobra e controle de média quanto baixa tensão,
um arco que não se autoextingue ou é limitado por um
conforme
Entretanto,
dispositivo limitador de corrente. Este valor pode diferir
é fundamental atentar para o fato de que qualquer teste
para partes distintas de um mesmo conjunto. O valor
efetuado tem um caráter orientativo de como o conjunto
mínimo, solicitado no documento da IEC para a verificação
deverá se comportar, sem, necessariamente, cobrir todas as
de arco nas condições descritas anteriormente, é 100 ms;
já
mencionado,
anteriormente.
possíveis eventualidades.
Grandes usuários em importantes segmentos no mercado
4. Corrente de curto-circuito condicional permissível sob
brasileiro começam a pedir características de desempenho
condições de arco (Ipc_arc: “Permissible conditional short-
de Conjuntos de Manobra e Controle de Potência em Baixa
circuit current under arcing conditions”): é o máximo valor
Tensão frente a um arco interno. Para esta condição, a
eficaz permitido da corrente de curto-circuito presumida
referência adotada tem sido a IEC, aplicando-se o relatório
nos terminais de entrada de um conjunto, declarado pelo
técnico IEC TR 61641.
fabricante, para uma dada tensão operacional (Ue), na qual
Como a nova edição deste documento da IEC é muito
um circuito do conjunto é capaz de atender aos requisitos
recente e com uma abordagem e roupagem diferentes do
da IEC, quando o circuito é protegido por dispositivo
que foi visto para os painéis de MT, o primeiro passo nesta
limitador de corrente ou por dispositivo de mitigação de
fase deste trabalho é familiarizar-se com termos e conceitos
falha por arco com função de limitação de corrente;
novos apresentados no documento.
5. Zona protegida contra ignição de arco (“Arc Ignition
Novas definições e nomenclaturas
Protected Zone”, antiga “Arc Free Zone”): parte de um
A nova revisão (3ª Edição, de setembro de 2014) do
circuito dentro de um conjunto de manobra e controle onde
relatório técnico IEC/TR 61641 traz um nova nomenclatura,
medidas específicas são adotadas para garantir que o início
além de algumas novas definições. Por conta disso, elas são
de uma falha com arco seja uma possibilidade remota;
apresentadas, a seguir, de forma sucinta e numa tradução
livre, visando auxiliar o leitor na compreensão desta
6. Zona ensaiada para condições de arco (“Arc Tested
terminologia:
Zone”, antiga “Arc Proof Zone”): parte de um circuito ou
compartimento onde é iniciado um arco e todos os critérios
1. Corrente de curto-circuito permissível sob condições
de avaliação solicitados para o(s) ensaio(s), segundo a IEC
de arco autoextinguível (Ips_arc: “Permissible short-circuit
TR 61641, são atendidos;
current under self-extinguishing arcing conditions”): é
o máximo valor eficaz permitido da corrente de curto-
7. Conjunto de manobra e controle avaliado para condições
circuito presumida nos terminais de entrada de um
de arco interno (“Arc Verified Assembly”, antiga “Arc Proof
conjunto, declarado pelo fabricante, para uma dada tensão
Assembly”): conjunto de manobra e controle que apresenta
operacional (Ue), na qual o equipamento é capaz de atender
zonas protegidas contra a ignição de um arco e/ou ensaiadas
aos requisitos da IEC TR 61641 pela autoextinção do arco,
para as condições de arco;
sem a operação de nenhum dispositivo de proteção;
8. Dispositivo de mitigação de falha por arco interno (“Arc
2. Corrente de curto-circuito permissível sob condições de
Fault Mitigation Device”): dispositivo que opera somente
arco (Ip_arc: “Permissible short-circuit current under arcing
no caso de um arco elétrico devido a uma falha interna e
conditions”): é o máximo valor eficaz permitido da corrente
que reduz o tempo de duração do mesmo;
de curto-circuito presumida nos terminais de entrada de
um conjunto, declarado pelo fabricante, para uma dada
9. Classes (de condições) de arco (“Arcing classes”):
tensão operacional (Ue), na qual o equipamento é capaz de
classificação dada um conjunto ou parte dele conforme
atender aos requisitos definidos pela IEC TR 61641;
as diferentes formas de proteção fornecida contra falhas
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com arco: proteção humana, limitação dos danos a
IEC TR 61641: Enclosed low-voltage switchgear and
parte do conjunto e capacidade de operação limitada do
controlgear assemblies – Guide for testing under conditions
equipamento.
of arcing due to internal fault; Edition 3.0. International
Electrotechnical Commission, 2014.
Referências
IEC 62271-200: High-voltage switchgear and controlgear
– Part 200: AC metal-enclosed switchgear and controlgear
for rated voltages above 1 kV and up to and including 52
kV; Edition 2.0. International Electrotechnical Commission,
2011.
IEC 61439-1: Low-voltage switchgear and controlgear
assemblies – Part 1: General rules; Edition 2.0. International
IEC 62271-4: High-voltage switchgear and controlgear –
Part 4: Handling procedures for sulphur hexafluoride (SF)
and its mixtures; Edition 1.0. International Electrotechnical
Commission, 2013.
IEC 60529: Degrees of protection provided by enclosures
(IP Code); Edition 2.2. International Electrotechnical
Commission, 2013.
Electrotechnical Commission, 2011.
IEC 61439-2: Low-voltage switchgear and controlgear
assemblies – Part 2: Power switchgear and controlgear
assemblies; Edition 2.0. International Electrotechnical
Commission, 2011.
IEEE Std C37.20.7: IEEE Guide for Testing Metal-Enclosed
Switchgear Rated Up to 38 kV for Internal Arcing Faults.
Institute of Electrical and Electronic Engineers, 2007.
*Luiz Felipe Costa é especialista sênior da Eaton.
É formado em engenharia elétrica pela Escola de
Engenharia da UFRJ e pós-graduado em Proteção de
Sistemas Elétricos pela Universidade Federal de
Itajubá.
Continua na próxima edição
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